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磷酸锌

2023-08-24 09:41:02

1、关于磷酸锌的形貌、特征和理化性质

磷酸锌的组成:磷酸锌理论化学分子式为Zn₃(PO4)2 ·2H₂O,分子量404.08,理 论化学组成为Zn:48.54%、P:15.33%   O:25.63%   H:0.5%。磷酸锌通常含2-4个分子 结晶水,有α、β和γ三种晶态,属斜方晶系的针状和板状结晶型粉末。加热至120 ℃时可得到二水合物,约在250℃时失去全部结晶水。磷酸锌在水中的溶积度为: 9.0×10。磷酸锌是一种无毒、无公害,不溶或微溶于水,但溶解于稀的无机酸、醋酸、氨水中。分子式表示为: Zn₃ (PO₄)₂ .nH₂O,n=0、2、4, 是由磷酸根离子和锌离子组成,表观密度为0.3-0.8g/cm, 吸油量15-40mlg, 导电率≤300, PH 值5-7, 熔点:900℃。

2、磷酸锌用途

A、 磷酸锌添加在涂料中有阻止金属腐蚀的作用,是一种很好的防锈颜料。

B、 磷酸锌的熔点900℃,参与到玻璃原料中能降低玻璃的熔点,是特种低温玻璃的良 好原料,被用来制造无铅低熔点玻璃封接材料、激光玻璃、电子玻璃、以及用做长余 辉发光材料等。

C、 磷酸锌被氢氧化铝或氢氧化镁包覆后是一种良好的复合阻燃剂,被用在高分子聚 合物的阻燃材料。

D、 磷酸锌还可以用于石油行业做添加剂。

磷酸锌

3、磷酸锌防锈的机理

磷酸锌折射率小,白度95,本身就是一种白色颜料,属于化学防锈或活性防锈颜料 类,防锈机理十分复杂,主要化学防锈过程是:磷酸锌自带结晶水,在体系中会缓 慢水解,释放出磷酸根离子和锌离子,磷酸根离子与铁、铝、锌及合金等基材表面 金属阳离子结合形成致密、坚实的络合物膜,同时释放锌离子,锌离子氧化物向下 移动沉降在基材表面能吸收渗入的水分子,结合成羟基团,形成氢氧化锌胶体膜, 这二种膜层附着在金属表面能阻隔空气、水、氨气、二氧化碳、氯离子等有害物质 与金属表面的继续接触,从而达到阻止了金属表面腐蚀的进行,起到保护金属的作 用。基本化学反映如下:

Zn₃(PO₄)₂+3H₂O=2H₃PO₄+3ZnO   ( 1)

Fe(OH)*₂+2H₃PO₄=Fe(H₂PO₄)₂+ 2H₂O   (2)第一代磷酸亚铁盐

Fe(H₂PO₄)₂+H₂O=FeHPO₄+H₃PO₄+H₂O            (3) 第二代磷酸亚铁盐

3FeHPO₄+H₂O=Fe₃ (PO₄)2+H₃PO₄+ H₂O… (4)第三代不溶性磷酸铁盐 

(2)式中的Fe离子是一种复杂的水合物,其结构可以还原为:

Fe(H₂O)a]²⁴→[Fe(H₂O)₅(OH)]'H'。

由 ( 2 ) 、 (3)、   (4)可知,溶解的亚铁盐和铁盐发生水解,释放出质子,再 与正磷酸锌逐步反应,依次生成水溶性的一代磷酸亚铁和二代磷酸亚铁,Z终生成不 溶性的三代磷酸亚铁,从而在金属底材表面发生钝化,生成Me ( 金 属 ) -Zn-P₂O₅   这 种组成复杂、致密而又具有牢固附着性的磷化膜。

除磷化之外,磷酸锌释放的锌离子与基料中的羧基和羟基以及腐蚀环境中的某些 离子发生反应,生成络合物,而这种络合物能与腐蚀产物发生反应,在底材表面上形  成紧密附着的保护膜。

锌离子在缓蚀过程中所起的作用如下:

ZnO+2OH⁷+H₂O=Zn【 (OH)4 】²-   (5)

Zn(OH)₂+OH =Zn【 (OH)₄ 】²-...(6)

正磷酸锌的防锈作用主要由于它存在结晶水,缓慢水解过程中生成了氢氧化锌和磷酸 根离子,前者通过形成具有附着性和致密性强的络合物保护膜阻挡电解质溶液与基材 的接触,实现对基材的保护,而在锌的氧化物和氢氧化物的沉积过程中, 一方面缓冲 阴极区的PH 值,减缓阴极剥离速度,另一方面,沉积膜层的生成也能协同阻挡腐蚀 介质的进入,因而能表现出优异的防腐蚀效果。

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